工程科學學報

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月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

郵發代碼：82-303

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2008年第30卷第1期

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云南縱向嶺谷區生態安全評價及影響因素分析

張向暉, 高吉喜, 董偉, 宋存義

2008, 30(1): 1-6. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.012

[摘要](157)

[PDF 847KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
根據云南縱向嶺谷區生態環境特點,按照層次分析法建立了生態安全評價指標體系.在應用綜合指數法評價云南縱向嶺谷區生態安全的基礎上,引進灰色系統理論的灰色關聯分析方法對影響縱向嶺谷區14個地、州、市的生態安全主導因素進行了分析評價.研究表明:云南縱向嶺谷區生態安全總體狀況良好,植被覆蓋度、人口自然增長率、水量變化、產業結構、人口素質、水土流失率和開發土地比例是影響生態安全的主要因素;縱向嶺谷區內各區域和流域之間生態安全狀況存在差異,生態安全綜合指數較高的區域和流域分別是西部地區和怒江流域.針對各個地區生態安全狀況的差異及影響因素的不同,該區域應因地制宜地進行生態環境管理,保障自然、經濟、生態環境協調發展.

復合團聚藥劑脫除高硫煤中黃鐵礦硫

徐建平, 陳躍華, 蔡昌鳳

2008, 30(1): 7-10. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.013

[摘要](146)

[PDF 579KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用自主開發的團聚脫硫工藝,對兩種復合藥劑脫除高硫煤中微細粒黃鐵礦進行了研究,并對兩種藥劑的協同效應進行了探討.結果表明:兩種復合藥劑對脫除煤中的黃鐵礦硫存在著很強的協同效應;實驗得出兩種藥劑最佳配比為A₂B₂;在此條件下得到的精煤產率為70.08%,脫硫率為60.40%.說明采用該工藝可以在脫除高硫煤中黃鐵礦硫的同時保持較高的精煤產率,且該復合藥劑對煤樣的團聚效果也比較好.

紫金山銅礦浸出過程黃鐵礦的氧化行為

周桂英, 阮仁滿, 溫建康, 武彪

2008, 30(1): 11-15. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.011

[摘要](206)

[PDF 790KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
針對紫金山銅礦堆浸過程中,在輝銅礦和銅藍等有用礦物浸出的同時,有黃鐵礦被大量浸出,造成浸出液中Fe³⁺濃度過高的現狀,研究了細菌浸出黃鐵礦的氧化行為和機理,重點考察了Fe³⁺的化學氧化以及細菌浸出黃鐵礦過程的影響因素.研究結果表明,在有菌條件下,pH值為1.6時,混合礦浸出初期,黃鐵礦的浸出率僅為5%~8%;隨著浸出時間的增加,氧化還原電位升高,浸出15d后,氧化還原電位上升到500mV以上時,黃鐵礦的浸出率可達25%.說明氧化還原電位是細菌浸出黃鐵礦過程的重要影響因素.機理研究表明,細菌浸出黃鐵礦是以間接反應為主,細菌在黃鐵礦表面的吸附對黃鐵礦的浸出具有協同作用.

碳含量和組織類型對低合金鋼耐蝕性的影響

李少坡, 郭佳, 楊善武, 賀信萊

2008, 30(1): 16-20,34. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.017

[摘要](150)

[PDF 1059KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
研究了不同碳含量和顯微組織的低合金鋼的耐腐蝕性能和腐蝕行為,并與商業耐候鋼09CuPCrNi進行了相應的比較.通過金相顯微鏡、掃描電鏡觀察,軋后水冷鋼的主體組織為板條狀貝氏體,軋后空冷鋼為針狀鐵素體、粒狀貝氏體、M/A小島和少量滲碳體(珠光體)的混合物.用干濕循環加速腐蝕實驗對耐蝕性測定結果表明:低碳鋼(0.03%C)和軋后水冷的較高碳含量鋼(0.1%C)的耐蝕性均明顯優于09CuPCrNi;低碳含量鋼的組織類型對其耐蝕性影響不大;較高碳含量情況下,單相貝氏體鋼的耐蝕性優于由鐵素體、滲碳體(珠光體)等構成的復相組織鋼;軋后水冷時,不同碳含量的鋼耐蝕性差別不大;軋后空冷時,低碳含量鋼的耐蝕性優于較高碳含量鋼.用掃描電鏡對銹層進行觀察,可以看出耐蝕性較好的樣品在腐蝕后期形成了致密的內銹層.

鋼表面硅烷處理層的粘接性能及防腐性能

許立寧, 路民旭, 徐喜成, 姚海東

2008, 30(1): 21-24. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.007

[摘要](224)

[PDF 636KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
介紹了硅烷與鋼之間的作用機理、鋼表面硅烷處理層的形成過程以及硅烷處理層與環氧樹脂涂層之間的結合.研究了硅烷處理工藝參數對環氧樹脂/鋼界面粘接強度以及硅烷處理層防腐性能的影響,分析了其內在規律,探討了粘結性能與防腐性能之間的相關性.

X70異種鋼焊接接頭的電偶腐蝕行為

劉成虎, 柳偉, 趙耀斌, 路民旭

2008, 30(1): 25-29. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.008

[摘要](312)

[PDF 821KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用SEM和光學顯微鏡對X70異種鋼焊接接頭進行顯微組織觀察,并在模擬土壤溶液中測量各區極化曲線以及焊縫和X70鋼以不同面積比偶合時的電偶腐蝕電流.結果表明,該接頭熔合區很窄,無類馬氏體存在,焊縫為細小樹枝晶,Nb和Mo元素嚴重偏析于枝晶間,在實驗溶液中該區呈鈍化狀態,具有優異的耐蝕性.熱影響區粗晶區主要為粗大貝氏鐵素體和分布不均勻的長條狀M-A組元,而X70母材為細小貝氏體組織,二者腐蝕行為無明顯差別,陽極極化電位超過150mV時前者的極化率略高于后者.在焊縫與X70的電偶腐蝕中,陰極反應受氧擴散控制,隨陰/陽極面積比增大,X70腐蝕電流密度急劇增加,具有近似"匯集原理"的腐蝕特點,偶合時焊縫陰極極化電位很高,受到完全保護.

工藝參數對凝膠注模成型不銹鋼坯體強度和燒結密度的影響

李艷, 郭志猛, 郝俊杰, 高玉喜

2008, 30(1): 30-34. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.014

[摘要](187)

[PDF 665KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為了制備高坯體強度和燒結密度的凝膠注模成型不銹鋼制件,研究了凝膠注模工藝參數包括預混液單體含量和單體/交聯劑比例、漿料固相含量及引發劑加入量等對坯體抗彎強度及燒結體密度的影響規律.結果表明,對于316L不銹鋼的凝膠注模成型,可同時獲得較好的坯體強度和燒結密度的工藝條件為:預混液單體質量分數18%~22%,單體/交聯劑比例90∶1~240∶1;漿料固相體積分數52%~55%;引發劑用量約為單體質量的0.8%~1.4%.最終獲得坯體強度高于30.0MPa、燒結密度高于97%的復雜形狀燒結不銹鋼零件,其燒結體力學性能略低于粉末注射成型時的性能,但遠高于美國MPIF標準.

緊耦合氣霧化制備Al基非晶合金粉末

陳欣, 歐陽鴻武, 黃誓成, 黃伯云

2008, 30(1): 35-39. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.015

[摘要](168)

[PDF 740KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
開展了采用緊耦合氣霧化方法制備Al基合金粉末的實驗和理論研究.利用X射線衍射儀、差熱分析儀、掃描電鏡和透射電鏡分析了粉末的表面形貌、顯微組織和結構特征,根據氣霧化過程中熔滴的破碎模式和冷卻行為確定了Al基合金的非晶化臨界冷卻速率及相應粉末粒徑.結果表明:氣霧化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒徑小于26μm;Al基合金的非晶化臨界冷卻速率大致為10⁶K·s^-1;霧化中熔體的破碎和冷卻是兩個相互耦合(矛盾)的過程,快速冷卻(大于10⁴K·s^-1)極大地阻礙熔體的充分霧化,同時熔滴的破碎模式對其冷卻行為具有顯著的影響.目前緊耦合氣霧化技術還只能制得非晶/晶態混合的Al基合金粉末.

標準熱處理狀態下高強耐蝕C-22HS合金的顯微組織和力學性能

寇立忠, 曾燕屏, 謝錫善

2008, 30(1): 40-44. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.009

[摘要](267)

[PDF 930KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用熱力學計算、SEM與TEM觀察、力學性能測試等手段研究了一種新型高強耐蝕合金C-22HS在標準熱處理狀態下的顯微組織及力學性能.結果表明:標準熱處理狀態下C-22HS合金由大小不均勻的等軸晶組成,合金中析出相主要有聚集分布的顆粒相(Mo,Cr)₆C和彌散分布的強化相Ni₂(Mo,Cr).合金經標準熱處理后不僅具有較高的強度,而且具有良好的塑性與沖擊韌性;無論是在室溫還是高溫,它的屈服強度都大大高于C-22合金.

Si對無壓浸滲SiC_p/Al復合材料顯微組織與熱導率的影響

馬強, 何新波, 任淑彬, 曲選輝

2008, 30(1): 45-48,62. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.002

[摘要](283)

[PDF 885KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了Al-8Mg基體中添加Si對無壓浸滲SiC_p/Al復合材料顯微組織和熱導率的影響.結果表明,Si能夠改善Al與SiC的潤濕性,減少復合材料孔隙度,抑制界面反應,提高相對密度.不含Si時,Al與SiC界面反應嚴重,并且潤濕性較差,導致復合材料的熱導率和相對密度較低;當基體中添加質量分數12%的Si時,界面反應受到完全抑制,熱導率取得最大值;進一步提高基體中Si含量,由于鋁基體的熱導率隨Si含量的增加而降低,導致復合材料的熱導率也隨之降低.

基質摻雜離子對（Y,Rn）₂O₂S∶Sm³⁺,Ti⁴⁺,Mg²⁺（Rn=La,Gd,Lu,Ga,Al）紅色長余輝材料余輝性能的影響

張櫨丹, 王明文, 劉世香, 張飛飛, 李文軍

2008, 30(1): 49-52. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.003

[摘要](278)

[PDF 478KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用高溫固相法制備了基質摻雜的（Y，Rn）₂O₂S：Sm³⁺，Ti⁴⁺，Mg²⁺（Rn=La，Gd，Lu，Ga，Al）紅色長余輝材料，主峰均為⁴G_5/2→6H_7/2躍遷的紅橙色光發射，不受基質摻雜的影響．余輝性能測試表明摻雜離子半徑對余輝性能具有重要的影響：單摻時，與Y³⁺半徑相近并略小時樣品的余輝時間有正增長；雙離子共摻時均為小半徑的摻雜對余輝性能有顯著的提高，其中之一半徑較大時即具有負效應．并對可能存在的機理進行了初步探討．

Sr₈Si₄O₁₂Cl₈∶Eu³⁺,M³⁺(M³⁺=Sm³⁺,Al³⁺)中Eu³⁺的敏化發光

趙惠玲, 王明文, 劉世香, 張松, 季春燕, 房進

2008, 30(1): 53-56. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.020

[摘要](170)

[PDF 632KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用高溫固相法合成了堿土氯硅酸鹽Sr₈Si₄O₁₂Cl₈∶Eu³⁺,M³⁺(M=Sm³⁺,Al³⁺)發光材料,并通過激發光譜和發射光譜的測試,首次在堿土氯硅酸鹽體系中研究了Sm³⁺、Al³⁺三價金屬離子對Eu³⁺發光性能的影響及其相對發光強度隨組成變化的規律.實驗結果表明,Sm³⁺和Al³⁺摻入可大幅度提高Eu³⁺的發光強度,摻入Sm³⁺和Al³⁺后Eu³⁺的相對發光強度分別提高了7.3%和40.5%.Sm³⁺和Al³⁺對Eu³⁺有很好的敏化作用,其中Al³⁺的敏化作用尤為突出.Eu³⁺和Sm³⁺(Al³⁺)的最佳摻入量(摩爾分數)為8%和5%(18%).

制備條件對硅酸鈣復合納米孔超級絕熱材料熱導率的影響

楊海龍, 倪文, 陳德平, 梁濤, 徐國強, 肖晉宜, 楊曉光, 王海霞

2008, 30(1): 57-62. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.004

[摘要](301)

[PDF 742KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為解決SiO₂氣凝膠質脆和硬硅鈣石熱導率偏高的問題,以正硅酸乙酯為硅源采用溶膠-凝膠法制備SiO₂氣凝膠先驅體,而后將其與硬硅鈣石復合經超臨界干燥制備了硅酸鈣復合納米孔超級絕熱材料.采用瞬時熱帶法測試樣品常溫下1.01×10⁵~1×10^-2Pa范圍內的熱導率,研究了制備條件對復合材料熱導率的影響.結果表明,復合材料熱導率隨硬硅鈣石體積質量的減小以及復合增重率的增加而降低,但隨氣凝膠體積質量的增大先降低后升高.

正方空氣柱結構二維三角晶格光子晶體及其禁帶特征

張瑞娟, 尹海清, 文景, 曹文斌

2008, 30(1): 63-66. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.001

[摘要](274)

[PDF 556KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
基于平面波展開法比較研究了空氣圓柱三角晶格光子晶體和正方介質柱三角晶格光子晶體的禁帶特征,提出了正方空氣柱三角晶格光子晶體結構,并分析了相對介電常數對其禁帶寬度的影響.結果表明:空氣圓柱三角晶格光子晶體要比由同種介質材料構成的正方介質柱三角晶格光子晶體的完全禁帶要大得多;對于正方空氣柱三角晶格光子晶體,當相對介電常數ε_r>12.0時將出現雙禁帶,且當ε_r=19.0時兩條禁帶均達到最大值.

中厚板分段多點成形及其數值模擬

麻桂艷, 付文智, 李明哲, 張傳敏, 馬順利

2008, 30(1): 67-70,76. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.005

[摘要](252)

[PDF 721KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
為了解決分段多點成形過程中的技術難題,利用數值模擬軟件對其成形過程進行數值模擬.以顯式算法模擬加載成形過程,隱式算法模擬卸載回彈過程,從而實現分段多點成形的數值模擬.采用非均勻有理B(NURBS)樣條曲線設計過渡區形狀,探討了過渡區大小對成形品質的影響.結果表明,在合理設計過渡區的情況下,分段成形品質好于一次成形.

DSR寬帶鋼冷軋機的特殊板形控制性能

張清東, 王文廣, 周曉敏, 周西康

2008, 30(1): 71-76. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.006

[摘要](271)

[PDF 1025KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
針對動態板形輥(DSR)寬帶鋼冷軋機的板形控制性能存在垂直不對稱的問題,通過建立全輥系模型,運用ANSYS有限元軟件,對其特殊的板形控制性能進行了數值計算.定量研究了國內某廠引進的DSR軋機的板形控制性能及其垂直不對稱性,分析了這種不對稱性的產生原因,并制定了減輕其危害的具體對策.

基于線型激光的熱軋帶鋼表面在線檢測系統

徐科, 周茂貴, 徐金梧, 楊朝霖, 周鵬, 高陽

2008, 30(1): 77-79,104. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.023

[摘要](219)

[PDF 470KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
針對基于面陣CCD攝像機的熱軋帶鋼表面缺陷檢測系統所存在的問題,提出采用線陣CCD攝像機作為熱軋帶鋼的表面圖像采集裝置,將激光線光源作為照明光源,解決了高溫環境下的遠距離均勻照明問題.采用這種圖像采集方式可以使系統的精度達到0.5mm以上.針對熱軋帶鋼表面存在的氧化鐵皮、水及光照不均等問題,提出了對于不同缺陷類型建立單獨的缺陷檢測算法的思想.目前已經建立了縱裂與邊裂的檢測算法,對這兩類缺陷的檢出率達95%以上.

改進的主元分析法在連鑄結晶器過程監測中的應用

楊尚玉, 王旭東, 姚曼, 李全育

2008, 30(1): 80-83. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.010

[摘要](147)

[PDF 614KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
將改進的主元分析(PCA)方法應用于連鑄結晶器的過程監測.基于板坯連鑄結晶器摩擦力實測數據進行仿真分析,結果表明,改進的PCA避免了Q統計量的保守性,從而能夠更有效地識別過程故障與工況改變引起的T²統計量的變化.與傳統的PCA方法相比,改進PCA具有更強的故障檢測能力.

基追蹤在齒輪損傷識別中的應用

馮志鵬, 朱萍玉, 劉立, 張文明

2008, 30(1): 84-89. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.016

[摘要](170)

[PDF 827KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對齒輪的振動特點,設計了復合過完備時頻字典,利用基追蹤方法在匹配信號特征結構、直接提取特征信息方面的優勢分析了齒輪箱的現場測試振動信號.根據基追蹤分解結果,在時頻聯合域內提取了齒輪局部損傷的周期性沖擊特征,識別了齒輪點蝕缺陷.與短時Fourier變換和小波變換等時頻分析方法進行了對比分析,驗證了基追蹤檢測齒輪損傷的有效性.

采用功率內環和電壓平方外環的電壓型PWM整流器

王久和, 尹虹仁, 張金龍, 李華德

2008, 30(1): 90-95. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.018

[摘要](216)

[PDF 1104KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
根據電壓型PWM整流器在同步旋轉dq坐標系中建立的整流器功率控制數學模型,基于功率前饋解耦,解決了有功功率和無功功率互為耦合問題.為克服整流器電流控制策略、直接功率控制策略及非線性控制策略的不足,提出了采用功率內環、直流電壓平方外環電壓型PWM整流器的新控制策略.由于采用直流電壓平方外環,提高了整流器直流電壓跟蹤和功率跟蹤能力,使系統具有響應快、穩定性好、抗負載擾動能力強及結構簡單的優點.給出了系統控制器的設計方法.通過正常負載及負載擾動情況下的計算機仿真,證明了新控制策略的可行性.

基于自構建多窗體結構的多目標匹配算法

郗安民, 朱欣昱, 謝飛

2008, 30(1): 96-100. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.021

[摘要](167)

[PDF 693KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
針對大批量芯片生產中視覺檢測難題,提出了一種基于多窗體結構的多目標匹配算法,實現了多窗體結構的自構建.結合螺旋形特征鏈對最多近似點距離(MCD)進行了改進,提高了算法速度和魯棒性.通過實驗證實:該算法較好地完成了大批量芯片識別任務;該算法除了具有高速度和高精確度的優點之外,還具有其他算法不具備的柔性.

動態噪聲特性未知系統的多模型自適應卡爾曼濾波

李曉理, 錢曉龍

2008, 30(1): 101-104. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.019

[摘要](166)

[PDF 359KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對常規自適應卡爾曼濾波器存在過渡過程差的問題,基于一個給定的指標切換函數,采用多個基于不同動態噪聲協方差矩陣的卡爾曼濾波器和一個常規自適應卡爾曼濾波器共同組成多模型自適應卡爾曼濾波器.與常規自適應卡爾曼濾波器相比,多模型自適應卡爾曼濾波器可以在保持原有自適應濾波器性能的基礎上極大地改善瞬態響應.

一類具有狀態及控制滯后的不確定系統的魯棒控制

趙立英, 劉坤, 劉賀平

2008, 30(1): 105-108. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.01.022

[摘要](166)

[PDF 281KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
針對一類具有狀態及控制滯后的不確定系統,研究了其魯棒H_∞控制,用線性矩陣不等式的方法設計了一種狀態反饋控制器.該控制器在魯棒鎮定系統的同時,能保證閉環系統從擾動到被控輸出的H_∞范數小于某一給定的常數.